Введение к работе
Актуальность темы. Технический прогресс неразрывно связан с дальнейшим совершенствованием и развитием эксплуатационных, технологических и других качеств материалов деталей машин и других изделий. Применение в промышленности материалов с покрытиями различных функциональных назначений дает возможность наиболее эффективно использовать материалы по их свойствам, упростить в ряде случаев технологию изготовления деталей, заменить дорогостоящие и редкие металлы.менее дефицитными материалами. Кроме того, в большинстве случаев необходимо повысить долговечность деталей, конструкций и механизмов. Нанесение покрытий означает не просто улучшение эксплуатационных и других характеристик изделия, но и создание, по существу, принципиально новой композиции, обладающей не суммой свойств материалов подложки и покрытия, а качественного нового материала.
В современном производстве пачное значение имеет производство полос, листов, лент, сортового проката с нанесенным на их поверхность покрытием необходимой характеристики.
В настоящее время известны различные технологические способы нанесения покрытий на длинномерные изделия. Совмещение процесса прокатки с формированием покрытия из металлических порошков на поверхности прокатываемого компактного изделит путем их совместного пластического деформирования в валках является перспективным направлением, имеющим высокую производительность и являющимся экономичным, малоотходным и экологически более чистым процессом.
Среди различных видов проката с нанесенным покрытием большая доля приходится на полосовой и ленточный прокат; Поэтому совершенствование процесса накатки порошковых.покрытий на этот вид проката или, в частности, на полосу является актуальным.
Цель работы. Разработка и исследование технологического процесса получения- полосы с тонким покрытием высокой плотности из металлических порошков совместной прокаткой порошкового слоя и компактной металлической подложки, обеспечивающего высокую производительность.
Научная новизна. Теоретически обоснована и экспериментально исследована подача порошка в зону деформации, образованную поверхностями полосы и валка, газо-ггоролковой струей. Теоретически обоснована рзчимэснязь прочности схватывчния подложки с покрытием, наносимым их совместной пластической
деформацией от величины сдвиговых деформаций в зоне соединения.
Получены аналитические выражения для определения величины относительного сдвига на контактных поверхностях в процессах осадки и прокатки, а также определены условия увеличения сдвига.
Получены теоретические выражения для определения давления на валки при накатке тонкого покрытия из порошка на полосу.
Практическая ценность работы. Б работе предложен технологический процесс нанесения порошковых покрытий на полосовой материал .совместной прокаткой порошка и подложки, включающий подачу порошка в зону деформации между валками гаэо-порошковой струей (а. с. СССР M6I6736). Это позволяет вести процесс с высокой производительностью без потери качества покрытия. При* этом газо-порошковая струя обеспечивает, равномерное заполнение порошком клиновидного пространства между подложкой и валком, что позволяет получать равнотолщинные покрытия.
Устройство для подачи порошка в валки газо-порошкевой струей (а.с.СССР №1650360) может быть смонтировано на любой промышленный прокатный стан и не требует специального прокатного оборудования.
Предложены также способ и устройство для нанесения порошковых покрытий на прокатываемый материал (положительное решение по заявке №4939948 от 3.01.92 г. и №4877312 от 4.01.92 г.), позволяющие интенсифицировать процесс схватывания покрытия и подложки.
Предложенные способы интенсификации сдвиговых деформаций при прокатке позволяют получать более прочное соединение покрытия с подложкой, что^ улучшает качество покрытия.
Определено влияние параметров гаэо-порошковой струи на режим прокатки и параметры покрытия. Установлена оптимальная величина шероховатости поверхности подложки в отношении ее влияния на прочность схватывания с покрытием. Определено влияние толщины покрытия, дисперсности порошка, степени деформации полосы в качестве подложки и зернистости металла полосы на прочность соединения покрытия с подложкой.
Реализация работы. Результаты исследований использованы при изготовлении биметаллических подшипников сколь-' жения, получаемых методом штамповки свертных биметаллических втулок из полосового материала, изготовленного по предложенной технологии. Результаты исследований прошли опытно-промышленное испытание на Белорусском металлургическом заводе с ожидаемым экономическим эффектом 15 000 рублей в год в ценах 1990 г.
г>
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на:
республиканской научно-технической конференции "Прогрессивные процессы обработки металлов давлением" (г.Гомель, 1939);
международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы пластической деформации металлов" (г.Варна, 1990);
всесоюзном семинаре "Порошковая металлургия и композиционные материалы" (г.Ленинград, 1990);
ХУП Всесоюзной Конференции по порошковой металчургии (г.Киев, 1991);
всесоюзной научно-технической конференции "Новые технологические процессы и оборудование для получения моно- и многослойных профилей и лент из порошковых, литых и пластически деформированных материалов (г.Сочи, 1990;
УІ научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ТШ (г.Гомель, 1992);
47 научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава БПИ (г.Минск, І99І);
заседании кафедры "Обработка металлов давлением" Гомельского политехнического института (г.Гомель, 1992);
заседании кафедры "Машины и технология обработки металлов давлением" Белорусской государственной политехнической академии (г.Минск, 1992).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ. Структура и объем работы .Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, приложений и содержит: 113 страниц машинописного текста, 2 таблицы, 81 рисунок, 219 названий литературных источников и 5 страниц приложения.